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GENBRALITES

Les atomes des divers éléments sont les matériaux constitutifs des molécules de tous les corps. Ce frit justifie l'importance attachée en Chimie à l'étude des propriétés des éléments, La structure atomique 80 révèle très complexe en général, les spectres qui ont une origine atomique montrent l'existence de nombreuses raies, Cependant, les atomes, 1 maloré cette complexité, se ramènent finalement à un nombre restreint de types caractérisés en particulier per la valence chimique, Dans les tentatives d'explication des propriétés chimiques des atomes ce sont les électrons extérieurs qui jouent le premier rôle, Malgré le bouleversement apporté par la mécenique ondulatoire la notion d'électron garde son intérêt, Dans les conceptions de MM. Born et Heisenberg les corpuscules existent et on admet toujours que cela a un sens de parler de leur nombre(1), Or, c'est précisément en utilisant ce nombre ou nombre atomique que nous avons, après d'autres auteurs, essayé de traduire en équations les analogies chimiques ou Due roues. Nous allons enviseacer quelques étapes le lons du RC min suivi dans l'étude de la constitution de le matière,

En 1870 Mendeleeff établit le clessification périodique qui porte son nom; en 1913 Ven der Brock suppose que le nombre des électrons planétaires est égel au numéro d'ordre de l'élément chimique correspondant dans. la classification. L'analogie de constitution interne des atomes est révélée par les recherches de Moseley publiées en décembre 1913 et en avril 1914; il montre en effet que dans les spectres de rayons X, le déplacement d'une même raie, d'un élément au suivant, dans le classification périodique est une fonction sensiblement linéaire äu reng cccupé par l'élément dans la classificetion c'est-à-dire son nombre atomique Z. Ce nombre est dès maintenent appelé à jouer un rôle de premier plan dens les études relatives à la structure atomique. Le physicien Niels Bohr imagine alors une structure de l'atome qui lui permet, en reprenant la théorie des quenta introduite en 1901 par Planck, d'expliquer l'émission des raies speotrales, Les électrons sont répartis sur des couches successives, chacune d'elles pouvant £tre ceractérisée par le travail qu'il en dépenser pour en extraire un électron et l'expulser de l'atome VW = Ve = hv, L'accroïssement de l'etome quand on parcourt la série des éléments se fait par couches successives, C'est sur la base du modèle d'atome Rutherforä Bohr que Kossel(2) a e8sayé d'édifier une théorie électronique de la valence et tenté l'explication de propriétés chimiques,

Les physiciens ont remarqué que les propriétés des spectres lumineux présentent la même périodicité que les propriétés chimiques ce qui treduit une liaison entre les deux ordres de faite, Il en est de même pour le volume atomique à l'état solide : courbe de Lothar Meyer, Le volume atomique

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1) Louis de Broglie - Matière et Lumière, Albin Michel éd, p. 208. 2) W. Kossel - Ueber Molekulbiidung als Frage des Atombaus Annelen der Phys, (4) t. XLIX. 1916 p. 229

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et le configuretion externe de l'atome apparaissent comme devant déterminer le caractère chimique, Kossel admet que le nombre des électrons planétaires est égal au nombre atomique et que les couches superficielles des gas rares sont complètes; il explique ainsi leur epathie chimique, Il s'ettaaue au problème de la répartition des électrons planétaires et essaie d'expliquer la formation des combineisons moléculaires ou complexes. 11 pense que les forces de valence sont de nature électrique et que le calcul des actions électriques intervenent dans la combinaison dont être celui du travail d'affinité, La théorie de Kossel reçoit de belles confirmations expérimentales, En particulier les anelogies cristellographiques poussées de NO%Na Bt CO%Ce sont bien interprétées par des schémas moléculeires identiques. La théorie de Kossel rencontre cependant des diffioultés, elle ne peut pas expliquer que l'eau puisse donner des hydrates avec des ions des deux signes, d'autre part si Kossel utilise le modèle d'atome Ruterford Bohr 11 n'utilise pas la théorie des quanta. La théorie de Lewis-Lanpgmuir(l) précise mieux l'arransement des électrons, Langmuir ramène la valence à deux types différents :, l'électrovalence et la covalence. Le chimiste qui désire reyrésenter les assemblages moléculaires essaie d'obtenir satisfaction avec un modèle statique, J-J. Thomson(2) cède à cette nécessité en édifient vers 1920 un modèle d'atome où les <lectrons occupent des positions déterminées et invariables, Il admet dans sa théorie que la répulsion des électrons varie en raison inverse du carré de la distence, comme dens les théories précédentes, mais 11 suppose que l'action du noyau positif sur l'électron extérieur est exprimée par :

E étant la charge du noyau, e celle de l'électron.

Pour les distances très faibles, l'attraction devient une répulsion. J-J, Thomson Gémontre ainsi que 9 électrons ne peuvent être maintenue sur une couche polyédrique que si la charge du noyau est supérieure à la charge totale des électrons E = 9e, Comme les modèles atomiques doivent correspondre à le neutralité électrique constetée de l'atome il ne peut exister que 8 électrons sur la même couche, La théorie de J-J. Thomson possède la base théorique qui manquait aux théories de Kossel et de Lewis Langmuir. Elle permet à son auteur de grouper ur nombre important de faits chimiques et de plus s'étend à des propriétés physiques de l'atome

Cette doctrine éloigne du modèle des physiciens, meis l'atome nouveau modèle ne satisfait pas entièrement les chimistes, car ils constastent qu'un élément n'a pas une facon unique de se comporter et ce fait leur parait difficilement conciliable avec la rigidité des atomes, Selon l'expression d'Urbain l'expérience montre que “l'atome est un peu en caoutchouc"

Dr me (1) G.N, Lewis "The atom and the molécule" Journal Amer. Cham

t,XXXVIIT p. 762 (1916) : 1688»

(29 J.J. Thomson - L'électron en chimie - trséuction R.Fric, Paris 1926

Les expériences des physiciens apportent aux chimistes des renseignements de plus en plus précieux sur la constitution des couches superficielles des atomes. La méthode d'excitation du rayonnement par choc électronique fondée en 191% par Frank et Hertz et appliquée et perfectionnée par de nombreux savants apporte une contribution importante, ses résultats étant interprêtés à 1a lumière des théories de Bohr Sommerfeld, Bohr, Stoner, Dauvillier, etc.. tentent l'interprétation des particulerités ou anomalies de la cioseificetion:t éléments monovalents non alceline, pleiade des terres rares, métaux du groupe du fer, de la mine du platine, Parellèélement le constitution des solutions est de mieux en mieux connue en dépit des difficultés considérables(1}), De tous côtés des détails sur la structure des crps sont acquis : spectroscopie des rayons X, spectre Reman, calculs de Born-Haber,

Avec la nouvelle mécanique ondulatoire qui a reçu un appui expérimental éclatont par la découverte de la diffraction des électrons dans les cristeux, on ne peut plus regarder les électrons comme des objets très petits ayant une position dans l'espace, une trajectoire, une vitesse mais il reste acquis que cele a un sens de parler de leur nombre ce qui est essentiel pour notre étude, Les progrès récents relatifs à la structure du noyau: neutrons, neutrinos de Peuli-Fermi n'apportent aucun changement du point de vue chimique dans les propriétés des a tomes,

Dans les conceptions modernes les couches électroniques sont considérées comme des niveaux d'énergie et les lettres K, L, M, N, O correspondent aux différents niveaux(2}. Chaque électron est défini par 4 nombres quantiques et dans un atome donné, deux électrons ns peuvent être caraotérisés par lés mêmes valeurs des nombres précédents (Règle d'exclusion de peuli }(3). |

Notre étude, de caractère comparatif, se base sur le fait que les matériaux constituants de l'atome sont identiques et que les nombres À et Z, messe atomique et nombre atomique fixent l'individualité de l'atome pour une configuration électrénique donnée, Si un appui est parfois demandé aux théories modernes, celles-ci ne sont pas constamment prises pour base, Les relations obtenues sont en générel des relations empiriques qui ont pour but de bien fixer le rapport des corpe étudiés, ou le lien entre les propriétés physiques et physioochimiques d'un même corpso

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(1) E. Dermois - Lecons sur la conductibilité des électrolytes Ed, Vuibert - Faris 1929,

(2) Ces niveaux sont en quelque sorte matérirlisés par les trajectoires électroniques qui epparaissent sur les clichés d'effet photoélectrique dans les gaz. Voir PF. Auger : Effet photoélectrique &es Rayons X dans les gaz, Act, Sc. Hermann 1931,

(3) Les divers modèles atomiques sont Géerits dans de nombreux ouvrases, G. Déjardin - Les Quante Ed. Armand Colin, Paris 1950 p.115 et suiventes J. Thibaud - Les Rayons X Ed. Armand Colin, Paris 1930 p.64

j Vie et tranemutation des atomes. Ed, Albin Michel Paris, 1942,

Lès constantes physiques utilisées dans ce travail se rapportent en général au corps simple, qui peut être un mélange d'isotopes. Les isotopes eyent le même nombre d'électrons présentent des propriétés physiques et chimiques très voisines. Notre étude fournit des relations dont l'approximation est insuffisante pour faire jouer la distinction entre éléments caractérisée par le même nombre etomique,